Introducción

El maíz, junto al trigo y el arroz, es uno de los cereales más importantes a nivel mundial, existen aproximadamente 200 millones de hectáreas sembradas con este grano (^{García-Lara y Serna-Saldivar 2019}). Es un cultivo de mucha adaptabilidad, consumido en todo el mundo; para América Latina y África, que son regiones en desarrollo, su importancia está por encima del trigo y el arroz (^{Paliwal et al. 2001}, ^{Mejía 2003}, ^{Aguilar et al. 2015}). La Región Chorotega mantiene el consumo más elevado del país, sea blanco, amarillo o morado donde presenta un amplio consumo tradicional y preparación artesanal comparado (^{Valerín 2020}).

Existe variabilidad en el manejo del cultivo para las diferentes variedades de maíz, lo que resulta en poca información agronómica para las nuevas. Adicionalmente, las políticas gubernamentales han contribuido a la importación de maíz blanco en un 79,5% y amarillo en un 91,7%. Las situaciones anteriores han provocado una reducción en el área de siembra de este cultivo (^{Chacón 2017}, ^{Morales-Abarca 2017}) desde la década de los noventa cuando la siembra de maíz blanco era de 18 000 ha hasta el período 2018-2019 cercana a las 4000 ha del cultivo (^{Valerín 2020}).

A pesar de la disminución de su siembra, se debe dotar al agricultor de prácticas de manejo agronómico que le permita optimizar el rendimiento a partir de la apropiada densidad del cultivo a valores óptimos, es decir plantar la menor densidad que maximiza el rendimiento en grano (^{Paliwal et al. 2001}, ^{CIMMYT 2021}, ^{LG 2022).} La densidad de siembra óptima asegura mayor cobertura foliar e intercepción de luz durante la floración y evita problemas como la mala distribución de asimilados hacia las espigas y alta esterilidad ocasionadas por densidades altas que afectan el número de granos por mazorca (^{Vallone et al. 2010}, ^{Aguilar et al. 2015}).

La densidad de siembra es un factor controlable que incide directamente en el aumento del rendimiento, diámetro de la planta, antesis femenina y la longitud de la mazorca (^{Cruz Ramírez 2017}); a medida que este se acerque al rango óptimo poblacional, niveles por debajo o por encima presentan problemas de competencia (luz, nutrimentos, agua) y malezas (^{Fallas et al. 2011}, ^{Velázquez Quirino 2013}). En Costa Rica se han realizado investigaciones sobre el efecto de diferentes densidades de siembra en la producción del grano, donde se encontró que a densidades de 57 143 plantas.ha^-1 mostró el mayor rendimiento en la variedad de maíz J-Sáenz (^{Garbanzo et al. 2021)}.

Además de la densidad de siembra, la productividad del maíz depende de los requerimientos nutricionales pues tiene un alto potencial de producción con la aplicación de fertilizantes potásicos en comparación con otros cereales (^{Amanullah et al. 2016}, ^{Patil y Basavaraja 2017}). El K tiene funciones como: regulador estomático, turgencia celular, transportador de carbohidratos, almidones, azúcares, aceites, producción de enzimas, activación fotosintética y respiratoria, resistencia a enfermedades, además ayuda al crecimiento del grano (^{León Alcántara 2016}, ^{Natareno Escalante 2017}). Es un catión osmóticamente activo, tiene un rol vital en la respuesta del cultivo de maíz a condiciones adversas de clima y suelo como la salinidad y sequía por su mejora en el uso eficiente del agua dentro de la planta (^{Mam-Rasul 2010}, ^{Radulov et al. 2012}).

Es de importancia tomar en cuenta el comportamiento del K en el suelo, principalmente en suelos con presencia de arcillas expansivas (2:1). La montmorillonita y vermiculitas ejercen un efecto en la retención de nutrimentos cuando las arcillas se contraen al disminuir la humedad, esto causa un efecto de antagonismo con otros cationes en el suelo y aumentan los desbalances nutricionales en las plantas (^{Alvarado et al. 2014}, ^{Bertsch 1995}). Dados los escasos estudios con dosis adecuadas de monocationes en alfisoles con características vérticas del trópico estacionalmente seco en Costa Rica, el objetivo de esta investigación fue analizar el efecto de dosis crecientes de K y 3 densidades de siembra sobre componentes de producción en la variedad de maíz Los Diamantes 8843.

Materiales y métodos

Caracterización del área experimental. El trabajo se realizó en la Finca Experimental de Santa Cruz (FESC) de la Universidad de Costa Rica, Santa Cruz, Guanacaste, la cual se encuentra a una altitud de 54 msnm en las coordenadas geográficas 10°17'6.24'' latitud N y 85°35'42.95" longitud O. El experimento se desarrolló durante el período de septiembre - diciembre de 2018 correspondiente a la estación lluviosa. La FESC posee un suelo clasificado como Vertic Haplustalfs (Alfisol) asociado a otros reconocidos como Typic Ustorthents (Entisoles) y Typic Haplusterts (Vertisoles) (^{Vega y Salas 2012}). Las principales características químicas de los suelos se encuentran en la Tabla 1. Las características climáticas generales en la FESC son una temperatura media de 27,90°C, humedad relativa 74%, vientos con velocidades promedio de 20 a 50 km.h^-1, radiación solar promedio de 18,7 MJ y una precipitación anual media de 1834 mm (^{Vegas y Salas 2012}, ^{Cerdas 2015}, ^{Garbanzo et al. 2021)}.

El contenido de bases presentado en el sitio fue alto (CICE >21 cmol(+).L^-1), lo que es indicador de niveles adecuados de fertilidad natural (Tabla 1). Las concentraciones de las bases se encontraron por arriba del nivel crítico calibrado para la solución Olsen modificada en suelos generales (^{Bertsch 2003}). El Ca, Mg y K estuvieron 4, 6 y 2,5 respectivamente, niveles más altos que el límite critico en Olsen modificado, una acidez baja (de 0,13 cmol(+).L^-1). Los contenidos de P, Zn mostraron concentraciones de 3 y 2,4 mg.L^-1 respectivamente. Las concentraciones de Fe, Mn fueron por arriba del nivel crítico y no mostró problemas de salinidad de acuerdo con la conductividad eléctrica en el suelo (CE < 1,5 mS.cm^-1).

Establecimiento y manejo agronómico del experimento. A los 20 días antes de la siembra se preparó el suelo con un arado de vertedera y 2 pases de rastra. Posteriormente, se procedió a realizar un control pre-emergente de arvenses para esto se utilizó la aplicación de pendimetalina en una dosis de 2 L.ha^-1 y atrazina en una dosis de 1,4 L.ha^-1. La actividad se realizó en agosto de 2018, se utilizó la variedad de maíz Los Diamantes 8843. La semilla se trató días previos con carboxim + captan con una dosis de 100 g^-1 100 kg^-1 de semilla. Las semillas se colocaron de forma manual donde se usó un espeque calibrado para 4-6 cm de profundidad, luego fueron cubiertas con suelo.

Se usó un sistema de riego por goteo con una distancia entre goteros de 15 cm. Los cálculos de la lámina de reposición (LR) neta se hicieron con base en los datos reportados por ^{Rojas (1985}). La LR neta calculada para el sitio experimental fue de 16,9 mm con una frecuencia de riego de 9 días en promedio. Para este cálculo se modeló un porcentaje de agotamiento de 50% con un 90% de eficiencia a una profundidad efectiva de raíces de 20 cm.

Se utilizó una base de fertilización con 300 kg.ha^-1 de N, 60 kg.ha^-1 de P₂O₅, 40 kg.ha^-1 de Mg, 54 kg.ha^-1 de SO₄, 10 kg.ha^-1 de Zn y 5 kg.ha^-1 de B, fraccionadas a los 8, 20 y 40 días después de siembra (dds) con un 10%, 40%, 50% de la dosis aplicada respectivamente.

Tratamientos y diseño del experimento. Se evaluaron 2 factores: densidad y fertilización potásica. La densidad de siembra tuvo 3 niveles: 50 000, 57 143, 66 666 plantas.ha^-1; mientras fertilización potásica tuvo 4 niveles: 0, 70, 140, 210 kg.ha^-1 de K₂O. Estas aplicaciones fueron calculadas en unidades de incremento equitativo (70 kg.ha^-1) con el fin de cuantificar la más apropiada en sistemas con contenidos de K altos en el suelo y presencia de arcillas 2:1 (problemas de retención de K). De esta manera con la combinación ortogonal de los niveles de los factores surgió una estructura factorial de 12 tratamientos.

La unidad experimental fue de 7 × 3 m, donde 0,5 m alrededor de todo el perímetro se consideró como borde, por lo que la unidad observacional fue de 6 × 2 m (^{Vargas y Navarro 2017}). El diseño experimental fue bloques completos con 5 repeticiones por tratamiento. Así, el experimento tuvo un área experimental de 1008 m², dividida en 48 unidades experimentales de 21 m², cada una se numeró para tener trazabilidad y control con los muestreos.

Variables experimentales evaluadas. En estado fenológico R5-R6 (próximo a madurez fisiológica), se cosecharon 5 plantas por unidad experimental para un total de 60 plantas. En cada planta se midió la altura con una cinta métrica desde la base del tallo inferior hasta la lígula superior visible. Asimismo, se midió el grosor del tallo a 10 cm de la base inferior con cáliper. Las plantas fueron divididas en raíz, panícula, tallos, hojas, granos, mazorca y tuza; cada parte se pesó y se preparó para ser secada a 65^ºC durante 72 h. Luego las muestras fueron enviadas al Laboratorio de Suelos y Foliares del Centro de Investigaciones Agronómicas para la determinación de los contenidos de N, P, K, Mg, S, Zn, y B presentes en los tejidos. Para el cálculo de absorción se siguió la metodología desarrollada por ^{Bertsch (2003}) para la cuantificación nutricional por tejido y después proyectadas por planta.

Cuando las mazorcas mostraron el grano duro en madurez fisiológica se procedió a la recolección de las mazorcas en las 48 unidades observacionales del experimento. Las mazorcas fueron procesadas según lo establecido por ^{CIMMYT (2012).} Se cuantificó: número de mazorcas por parcela útil (NMPU), peso fresco (PM), número filas de grano por mazorca (FGM), número de granos por fila de mazorca (GFM). También se desgranaron las mazorcas y se cuantificó el peso de los granos sin elote, posteriormente se recolectó una submuestra de 200 g de granos, se cuantificó su peso en húmedo y se dejaron en un horno por 48 horas a 75°C para determinar el peso seco de los granos.

Para cada tratamiento, se calculó la eficiencia aparente de recuperación (ER), eficiencia fisiológica (EF), eficiencia agronómica (EA), eficiencia interna de recuperación (EI) y factor parcial de productividad (FPP) según la metodología definida por Steward (2007). El rendimiento de cultivo utilizado para estos cálculos fue estandarizada a una humedad de 14% en grano.

A todas las variables medidas, con excepción de los índices de eficiencia, se les realizó un análisis de varianza (ANDEVA) para un diseño de bloques completos al azar con un arreglo factorial de tratamientos con un nivel de significancia (α) de 0,05. En los términos donde hubo diferencia estadística significativa se realizó la comparación de medias mediante la diferencia mínima significativa (DMS) de Fisher. Todos los procedimientos se realizaron con el programa estadístico InfoStat (^{Di Rienzo et al. 2020}).

Resultados

Para todas las variables agronómicas el efecto de la interacción no fue significativo (Tabla 2). Al analizar el efecto de los factores principales los factores separadamente se encontró un efecto significativo de dosis de K₂O para las variables peso fresco, altura y grosor de tallo donde se utilizó 140 kg.ha^-1 de K₂O que presentó los promedios más altos. Estas mismas variables presentaron promedios superiores en la densidad de 50 000 plantas.ha^-1. No hubo efecto significativo (p>0,05) ni de la densidad de siembra, ni de la aplicación de K₂O para las demás variables; no obstante, en las variables asociadas a la calidad mazorca, se evidenció una tendencia en su valor medio para la medida de 70 kg.ha^-1 de K₂O y densidades de 57 143 y 66 666 plantas.ha^-1.

La absorción de nutrimentos no presentó interacción significativa; de igual forma no hubo efecto de la densidad de siembra sobre la absorción de nutrimentos (Tabla 3). Por el contrario, sí hubo efecto significativo de la dosis de K₂O, la absorción promedio de todos los elementos analizados mostraron un aumento significativo cuando se aplicaron sobre 140 kg.ha^-1 de K₂O en comparación con las dosis más bajas.

En lo que respecta a las variables relacionadas con los componentes de rendimiento de maíz, no hubo efecto ni de la interacción, ni de los factores principales (Tabla 4). No obstante, se encontró una tendencia de incremento en las variables número de granos y el rendimiento de grano a 14% para la dosis de 0 y 140 kg.ha^-1, este mismo efecto en el incremento se encontró para la densidad de 66 666 plantas.ha^-1.

Medias seguidas por una misma letra no representan diferencia estadística (p>0,05) según la diferencia mínima significativa de Fisher.

Al analizar los factores de eficiencia (Tabla 5), se encontró que el factor parcial de productividad (FPP) tuvo un valor superior con 70 kg.ha^-1, en comparación a las demás. La eficiencia de fertilización (EF), mostró un comportamiento diferente al obtener los mayores índices para las aplicaciones de 70 y 210 kg.ha^-1 en la densidad de 57 143 plantas.ha^-1. Mientras que en la eficiencia interna de utilización (EI), las tendencias fueron distintas al presentar valores superiores en las dosis de 70 y 140 kg.ha^-1 para la densidad de 66 666 plantas.ha^-1. La eficiencia de recuperación (ER) y eficiencia agronómica (EA) para este experimento presentaron valores inferiores a 0,54 y 4,26 respectivamente, lo que indicó eficiencias muy bajas en estos 2 últimos índices para el uso de K en este suelo.

Discusión

Las dosis de 140 kg.ha^-1 y 210 kg.ha^-1 de K₂0 incrementaron la biomasa fresca, seca, altura de planta y grosor de tallo, posiblemente, en estas, se presentó un efecto sinérgico con otros nutrimentos catiónicos en el suelo, lo cual se refleja en un aumento la absorción de otros nutrimentos (Tabla 3). Por otro lado, otros trabajos han apuntado a un problema de antagonismo, donde el efecto del incremento de dosis de K₂O demostraron un efecto antagonismo con Mg principalmente (^{Henríquez et al. 1990}), sin que este represente una disminución significativa en el rendimiento del cultivo.

Propiamente para la variable altura, se excluye que sea un efecto de etiolación, debido a que, al analizar el efecto de las densidades, estas no tuvieron efecto sobre esta variable. Sin embargo, en algunos trabajos se ha encontrado que la densidad de siembra siempre muestra un efecto en el crecimiento de las plantas, por la competencia lumínica, agua y nutrimentos asociadas con otras características de menor macollamiento y mayor rendimiento de grano (^{Cruz Ramírez 2017}, ^{Raya et al. 2012}, ^{Amanullah et al. 2016}). En lo que respecta a la producción ^{Bonilla (2019}) indicó que el híbrido Los Diamantes 8843 obtiene rendimientos altos a densidades entre 50 000 y 55 000 plantas.ha^-1, no obstante, en este trabajo, si bien no hubo diferencia estadística, con la densidad de 66 666 plantas.ha^-1 se obtuvo una producción 20,2% mayor con respecto a la densidad de 66 666 plantas.ha^-1.

En las condiciones de este experimento, el rendimiento potencial alcanzado para las diferentes dosis de K₂0 no difirieron al tratamiento sin fertilización. La concentración de K encontrada en el sitio del experimento fue de 0,5 cmol.L^-1, lo que representa 2,5 veces más que el nivel crítico de este elemento (0,2 cmol.L^-1). En este sentido, ^{Riveros y Causarano (2003}) reportaron que para encontrar una respuesta a la fertilización potásica los valores deben de presentarse por debajo de 0,18 cmol.kg^-1. Esto explicaría el por qué no se encontró un efecto significativo con respecto a las dosis usadas en este experimento. También lo encontraron ^{Garbanzo et al. (2021)} quienes demostraron que, si la solubilidad de K en el suelo es alta, no hay efecto de la aplicación de K₂O sobre la producción de maíz variedad J-Sáenz. No obstante, este efecto no es sostenible en el tiempo, ya que es posible que después de varios ciclos de cultivo la concentración de K en el suelo tienda a decrecer y ocasione problemas agronómicos en el cultivo cuando los rangos de este elemento estén por debajo de nivel crítico (^{Cabalceta y Molina 2006})

La variedad Los Diamantes 8843 mostró el uso más eficiente de K con la dosis de 70 kg.ha^-1 de K₂O, a una densidad de 66 666 planta.ha^-1, esta combinación obtuvo un índice de eficiencia interna (EI) de 54 y un factor parcial de producción (FPP) de 57,7; es decir que por cada kg de K₂O aplicado se produjo 57,7 kg de grano 14% humedad. El FPP de este trabajo es superior al reportado (46,5) por Garbanzo et al. (2021) para una dosis de 100 kg.ha^-1 K a una densidad de 57 143 plantas.ha^-1 en la variedad J-Sáenz. Sin embargo, fue más bajo que los valores obtenidos (>60) por ^{Stewart (2007}) en sistemas con bajo nivel de K en el suelo. Esta investigación, al tener altos niveles de K en el suelo, conlleva a que el FPP tienda a ser más bajo con el incremento de las dosis de K₂O (140-210 kg.ha^-1) debido a los altos rendimientos obtenidos por el tratamiento testigo. En general, para manejar efectivamente las dosis de nutrimentos en los sistemas agrícolas, se recomienda obtener siempre índices altos, en este caso, el K en el suelo K no es fue factor limitante en el crecimiento y/o producción, por lo que el efecto de este elemento pudo ser suprimido al usar fórmulas completas con otros nutrimentos (N, P, Mg, Zn y B).

Conclusiones

La variedad de maíz Los Diamantes 8843 no mostró una interacción estadísticamente significativa con respecto a dosis crecientes de K₂O y densidades de siembra. Sin embargo, se observó una respuesta positiva en el rendimiento con el aumento de la densidad de siembra. Para este experimento se logró una producción potencial por arriba de 4 000 kg.ha^-1 grano (14% humedad) al utilizar dosis de 140 kg.ha^-1 de K₂O y las densidades por arriba de 57 143 plantas.ha^-1. Esta misma dosis de K₂O mostró un efecto significativo en la altura de la planta y una tendencia en el crecimiento. De acuerdo con la eficiencia del uso de potasio, los suelos con altos niveles de K (dosis de 70 kg.ha^-1 de K₂O) son suficiente para satisfacer las necesidades del cultivo por un período determinado, sin embargo, la absorción potencial de la planta fue de 131,7 kg.ha^-1 de K, por lo que se recomienda usar dosis de fertilizantes suficientes para suplir la necesidad de la planta sin degradar o disminuir las concentraciones de K en el suelo.